JPH0578390B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ ロータが、ロータの分離室６の単数または複
数の周縁流出ポート１１を閉じまたは開くように
配置されかつロータの軸方向に不動な部分１２，
１３と共に閉じ液体用の流入部１５及び流出部１
６をもつ閉じ室１４を形成する軸方向に可動な環
状の一次滑り部材５と、 一次滑り部材の閉じ室１４から前記流出部１６
を通つて、閉じ液体が流出するのを許容する開き
位置および妨げる閉じ位置に配置され、かつロー
タの軸方向に不動な部分１，１２と共に、その軸
方向に向けられた一方の側部において開き液体用
の流出部２５及び絞り型排出部３１をもつ開き室
２２を形成し、及びその他方の軸方向に向けられ
た側部において絞り型排出部３０をもつ閉じ室２
１を形成する軸方向に可動な環状の二次滑り部材
２０と、 一次滑り部材の閉じ室１４に閉じ液体を供給す
る手段４，１９，１８，１７と、 閉じ方向への力をもつてロータの作用中に、二
次滑り部材２０を常時作動する手段３３と、 二次滑り部材２０の開き運動を開始させるため
二次滑り部材の開き室２２に開き液体を供給する
手段２６，２７とを含み、二次滑り部材の開き室
２２が二次滑り部材の閉じ室２１に通じるあふれ
流出部２９をもちかつ二次滑り部材２０の開き運
動時に一次滑り部材の閉じ室１４を流出する閉じ
液体を受け入れるように配置されかつ該閉じ液体
をもつてあふれ充満されるように寸法づけられた
遠心分離機において、 一次滑り部材の閉じ室１４から前記流出部１６
の半径方向外側に配設された、ロータの軸方向へ
不動の部分が一次滑り部材の閉じ室１４と二次滑
り部材の閉じ室２１との間に仕切り１２を形成
し、 二次滑り部材の閉じ室２１が、二次滑り部材２
０と前記仕切り１２の部分１２ａとの間に配置さ
れた環状の密封部材２４によつて半径方向内方へ
閉じられ、かつ、 二次滑り部材２０がその軸方向開き運動時に環
状開口を開口して、一次滑り部材の閉じ室１４か
ら二次滑り部材の開き室２２に閉じ液体を流通す
るように配置されることを特徴とする遠心分離
機。

２ 二次滑り部材２０用の前記環状密封部材２４
が、二次滑り部材２０の半径方向最内方部分のロ
ータ軸線からの半径方向距離よりも大きいロータ
軸線からの半径方向距離に配置され、二次滑り部
材２０が或る半径方向広がりを一次滑り部材の閉
じ室１４と連通する空所３３に向けて１つの面を
露出している特許請求の範囲第１項記載の遠心分
離機。

３ 一部分１２ａをもつ前記仕切り１２が環状の
密封部材２４を越えて半径方向内方へ延び、それ
により前記空所３３が、前記部分１２ａと二次滑
り部材２０の前記面との間において軸方向に形成
されている特許請求の範囲第２項記載の遠心分離
機。

４ 前記仕切り１２が、二次滑り部材２０の半径
方向最内方部分の半径方向の内側のレベルまで、
環状の密封部材２４を越えて半径方向内方に向う
部分１２ａをもつて延び、かつ二次滑り部材の開
き室２２及び閉じ室２１が、二次滑り部材２０の
開き運動時に開口された環状開口を通る閉じ液体
の障害のない流出が、一次滑り部材５の開き運動
の全期間に亘つて許容される特許請求の範囲第１
項記載の遠心分離機。

明細書 本発明は、(1)ロータ分離室の単数または複数の
周縁流出ポートを閉、開するように構成されかつ
ロータの軸方向に不動な部分と共に閉じ液体用の
流入部及び流出部をもつ閉じ室を形成する軸方向
に可動な環状一次滑り部材、(2)前記流出部を通り
閉じ液体を導入する開き位置及び該流出部を通り
閉じ液体を流出する閉じ位置に配置されかつロー
タの軸方向に不動な部分と共にその軸方向に向い
た一方の側部において開き液体用の流入部及び絞
り型排出部をもつ開き室を形成しかつその他方の
軸方向に向いた側部において絞り型排出部をもつ
閉じ室を形成する軸方向に可動な環状二次滑り部
材、(3)一次滑り部材の閉じ室に閉じ液体を供給す
る装置、(4)ロータの作用中に閉じ方向への力をも
つて二次滑り部材を常時作動させる手段、及び(5)
二次滑り部材の開き運動を開始するため二次滑り
部材の開き室に開き液体を供給する手段を含み、
二次滑り部材の開き室が二次滑り部材の閉じ室に
通じるあふれ流出部をさらに有しかつ二次滑り部
材の開き運動時に一次滑り部材の閉じ室から流出
する閉じ液体を受け入れかつ該液体によつて充満
されるように寸法づけられているロータを具備す
る形式の遠心分離機に関する。

この形式の装置は、例えば、米国特許明細書
3550843に記述され、長い前から実用されかつそ
れまでに提案された多くの装置より優れているこ
とが立証されている。他の多くの装置と同様に、
この公知の装置においては、ロータの一次滑り部
材の極力速やかな運動に目的を置いている。その
ため、なかんずく、ロータの二次滑り部材の極め
て速やかな開き運動を必要とし、従つて、二次滑
り部材の開き室は別の液体流入部から前記開き室
に供給された特別の開き液体によつて二次滑り部
材の開き運動が開始されると同時に、一次滑り部
材の閉じ室からの閉じ液体を受入れるように構成
される。前記米国特許明細書3550843から分かる
ように、該明細書に示された二次滑り部材の開き
室は、一次滑り部材の閉じ室から一次滑り部材の
周縁まわりに分布された多数の開口から、これら
の開口が二次滑り部材によつて開かれ始めると直
ちに、閉じ液体をもつて充填されるであろう。

本発明の目的は、二次滑り部材の開き運動が一
次滑り部材の速やかな開き運動を行わせるように
さらに早めるように上記既知の装置を改良するに
ある。

この目的は、本発明により、一次滑り部材の閉
じ室と二次滑り部材の閉じ室間に仕切りを形成す
るために、一次滑り部材の閉じ室から前記流出部
の半径方向外側に配置されたロータの軸方向に不
動な部分をもつこと、二次滑り部材と前記仕切り
の一部分との間に配置された還状密封部材によつ
て半径方向内向きに、二次滑り部材の閉じ室を閉
じること、及び二次滑り部材の開き室に一次滑り
部材の閉じ室から閉じ液体を通過させるために環
状開口を開かせるように二次滑り部材をその軸方
向開口運動時に配置させることによつて、達成さ
れる。

遠心式ロータをこのように設計することによつ
て、二次滑り部材が開き始める時点で、一次滑り
部材の閉じ室からの閉じ液体の最大可能な流量を
得ることが可能になつた。このことは、二次滑り
部材の開き室が既に極めて早い段階でその周囲全
体に均等に分布された多量の液体で充填されてい
ることを意味する。それによつて二次滑り部材の
開き運動は極めて早くなるであろう。このことは
また、二次滑り部材の開き運動が開始されたと
き、一次滑り部材の閉じ室内に存在し、あるいは
該室内に形成されるであろう自由液体面は極めて
速やかに半径方向外方へ移動し、それにより引続
いて一次滑り部材の速やかな開き運動を生ぜしめ
ることを意味する。一次滑り部材のこの速やかな
開き運動が開始されるとき、二次滑り部材はその
開き運動を既に実質的に終了しており、従つて、
閉じ液体の流出のために環状開口は最大に開口さ
れる。ゆえに、一次滑り部材の閉じ室の半径方向
最外方部分から一次滑り部材によつて排除された
すべての閉じ液体は当該閉じ室の半径方向最内方
部分内の自由液面の半径方向外方への前記急速運
動に影響を与えずに環状開口から流出される。

本発明による装置において、米国特許明細書
3550843による装置の場合と同様に、その閉じ方
向に二次滑り部材に常に作用している力が、一種
の機械ばねによつて生ぜしめられる。しかし、本
発明の別の態様によれば、この力は上記とは別に
一次滑り部材の閉じ室に供給された液体によつて
液圧式につくられる。これは二次滑り部材の半径
方向最内方部分の半径方向距離よりも大きいロー
タ軸線からの半径方向距離において二次滑り部材
に前記環状密封部材を配設することによつて可能
にされるので、二次滑り部材は一次滑り部材の閉
じ室と連通する１つの空所に向つて或る半径方向
範囲まで亘つてその面を露出する。

好適実施例において、既述の仕切りは一部分を
環状密封部材を半径方向内方へ越えて延びるの
で、上記空所はこの部分と二次滑り部材の前記面
間で軸方向に形成される。それにより、二次滑り
部材に常に作用する力の大きさが、一次滑り部材
がその閉じ運動を行なうとき、望ましくない程度
に減少することが避けられる。すなわち、この閉
じ運動は、一次滑り部材の閉じ室内の液面を二次
滑り部材の半径方向最内方部分のレベルを半径方
向外方へ越えて移動させるであろう。前記仕切り
は既述のような形状を有しているので、一次滑り
部材の閉じ室内の液面のこのような半径方向の移
動は液量の損失ならびにそれに伴なう前記空所内
の液体圧力の損失なしに行なわれる。

本発明の特に好適な実施例において、前記仕切
りはその一部分を二次滑り部材の半径方向最内方
部分の半径方向内側の或るレベルまで環状密封部
材を越えて半径方向内方へ延ばす。さらに、この
実施例において、二次滑り部材の開き室及び閉じ
室は、十分に大きいので、二次滑り部材の開き運
動と関連して開口される環状開口を通つて閉じ液
体を妨げなく流出させることができる。これによ
り、二次滑り部材に常に作用する力が維持される
という既述の利点が得られるばかりでなく、一次
滑り部材の閉じ室内での液面の半径方向外方への
運動が中断される点は、二次滑り部材の閉じ室の
閉じ運動とは無関係になるという利点が得られ
る。その代り、この点は仕切りの半径方向最内方
部分の位置によつて決定される。

附図を参照して、本発明の詳細を以下に説明す
る。

本発明による遠心分離機のロータの一部分の断
面を図面に示す。

図において、ロータは下方部分１を形成する椀
形部材及び円錐形上方部分２から成るロータ本体
をもつ。ロータ本体部分１及び２は固定リング３
によつて、軸方向に合体保持される。ロータ本体
は、下方ロータ本体部分１と連結された垂直駆動
スピンドル４によつて支持される。

ロータ本体内には軸方向に可動な環状一次滑り
部材５が配設され、該部材は上方ロータ本体部材
を合体して分離室６を形成する。分離室６内には
円錐状の分離デイスク７のセツトが配設され、こ
のデイスクセツトは、液体を流入部９から分離室
内に導くように配置されたいわゆる分配器８上に
載置破配設される。

一次滑り部材５は、その周縁部分がロータ本体
部分２に形成された溝内の環状ガスケツト１０と
当接する図に示すその位置から、ロータ周縁まわ
りに分布されたロータ本体部分１の多数の流出ポ
ート１１を開口する１つの位置に軸方向に移動す
るように配設される。

ポート１１がロータの作用中に開口されると、
分離室内容物の一部が該室から投げ出される。

ロータ本体内には、さらに２つの環状の軸方向
に不動のロータ部分１２及び１３が配置される。
これらの部分は一次滑り部材５と共にいわゆる閉
じ室１４を形成し、該閉じ室はロータ軸線まわり
に分布された複数個の穴１５の形状の中央液体流
入部及びロータ部分１２と１３の間に形成された
環状溝穴１６の形状の流体流出部をもつ。

流入穴１５は室１７及び多数の通路１８を介し
てロータ駆動スピンドル４に形成された中心通路
１９と連通し、不図示の装置によつて作用中に、
この通路を通つていわゆる閉じ液体がロータに供
給されるように構成されている。

ロータ本体内には、さらに、軸方向に可動な環
状二次滑り部材２０が配設される。二次滑り部材
２０の軸方向上方に向いた側部とロータ部分１２
との間に別の閉じ室２１が形成され、かつその軸
方向下方に向いた側部と下方ロータ本体部分１と
の間にいわゆる開き室２２が形成される。よつ
て、ロータ部分１２は一次滑り部材の閉じ室１４
と二次滑り部材の閉じ室２１との間に、軸方向に
不動の仕切りを形成する。閉じ室２１は開き室２
２と同様に、二次滑り部材２０とロータ本体部分
１との間に配置された環状密封部材２３によつて
半径方向外方へ閉じられる。二次滑り部材とロー
タ部分１２との間に配置された環状密封部材２４
によつて閉じ室２１は半径方向内方へ閉じられ、
一方、開き室２２は半径方向内方へ開口されかつ
ロータの周縁まわりに分布されたロータ本体部分
１を通る多数の穴２５の形態の流入部からいわゆ
る開き液体の流量を受けるようにこの方向から配
置される。穴２５は半径方向内方へ開口されかつ
ロータ本体の外側に形成された環状溝２６から始
まる。ロータの作用中、溝２６に開き液体を供給
するために静止供給パイプ２７が配設される。

二次滑り部材２０は、開き室２２の半径方向内
方部分から閉じ室２１に延びる多数の貫通溝２８
をもつ。二次滑り部材は、開き室への通路２８の
開口の縁部に開き室２２からのあふれ流出部２９
を形成し、これは閉じ室２１に接続する。なかん
ずく二次滑り部材２０に形成された凹部を含む結
果として開き室２２より可成り大きい容積をもつ
閉じ室２１は、絞り排出部３０をもつ。開き室２
２は類似の絞り排出部３１をもつ。

二次滑り部材２０の半径方向内方部分は密封部
材２４の半径方向内側に位置し、かつロータ部分
１３とロータ本体部分１間に挟まれた板３２に対
し軸方向に密封するように配置される。二次滑り
部材の前記部分は或る範囲の部分を空所３３に向
けて環状面を露出し、該空所は前記環状面とロー
タ部分１２の一部分１２ａ間で軸方向に形成され
る。部分１２ａは二次滑り部材２０よりも長く半
径方向内方へ延びる。

図から分かるように、一次滑り部材の閉じ室１
４の軸方向の広さは流出部１６の半径方向内側及
び半径方向外側それぞれにおいて異なる。その理
由はつぎによる。閉じ室１４の半径方向最内方部
分は、二次滑り部材２０が開かれる時に速やかに
排出され、ついで速やかに再充填されるためその
容積はできる限り小さくなければならない。閉じ
室はその半径方向外側の流出部１６に少くとも最
も接近した区域において、一次滑り部材の運動の
結果としての閉じ液体の排除が前記区域内の自由
液面の半径方向の動きをできる限り小さくさせる
ように、大きい軸方向の広さをもたなければなら
ない。

上記の装置はつぎのように作用する。

ロータ流入部９が、分離される成分の液体混合
物のために開かれる前に、いわゆる作用液体が回
転する駆動スピンドル４の通路１９を通つて供給
される。穴１８、室１７及び穴１５を通つて、作
用液体が閉じ室１４に流入する。この作用液体は
一次滑り部材５用の閉じ液体として作用し、該部
材は閉じ室１４の半径方向外方部分が液体で満た
されると直ちにガスケツト１０と軸方向に密封当
接状態にもたらされる。

液体レベルが閉じ室１４の流出部１６に達する
と、閉じ液は流出部１６を通つて軸方向に流れ下
り、空所３３を満たす。つぎに空所３３に露出さ
れた二次滑り部材２０の面に生じた液体圧力によ
つて、二次滑り部材２０は軸方向へ板３２に対し
て密封式に押し付けられる。

その後、閉じ液の自由面は半径方向内方へ進み
続け、最後には閉じ室１４全体が液体で満たされ
る。

この時点で、ロータ流入部９が開かれて分離作
用は開始される。供給された混合液の分離された
軽量成分は、積層デイスク７を通つて半径方向内
方へ中央流出部（不図示）に流れ、一方、混合物
の分離された重量成分、例えばスラツジ形態の成
分は分離室６の半径方向最外方部分に集められ
る。

ロータが或る時間作用した後に、分離された重
量成分を排出するために、周縁の流出部１１は開
口されなければならない。次に、短時間中に、ロ
ータ本体の外側において作用液体が供給パイプ２
７から溝２６に供給される。この液体は通路２５
を通つて二次滑り部材の開き室２２内に流入し、
ここにおいてこの液体はいわゆる開き液体として
使用される。

開き液体の自由面が開き室２２内で或るレベル
に達すると、二次滑り部材２０は軸方向に動き始
め、ついでそれ自身と板３２間の幅の狭い環状開
口を開かせる。これによつてこの開口された環状
の開口を通つて一次滑り部材の閉じ室１４から閉
じ液体を流出させ、開き室２２を急速に満たす。
二次滑り部材２０の運動の結果、形成された環状
開口を通過して空所３３から液体の排除も起こる
であろう。従つて大きい液体圧力がこの開き室内
で急速に発生し、これによつて二次滑り部材２０
のその全開位置への急速な運動が生ぜしめられ
る。

開き室２２が充満状態になると直ちに、供給さ
れた別の液体が一次滑り部材の閉じ室１４からあ
ふれ流出部２９を通つて二次滑り部材の閉じ室２
１内に流動し、ここにおいて自由液面が形成され
て半径方向内方へ移動し始める。

上記の過程中に、一次滑り部材の閉じ室１４の
半径方向最内方部分に自由液面が形成される。こ
の液面は、慣性力のために一次滑り部材はこの液
体表面が流出部１６に向つて或る距離だけ移動さ
れるまではその開き運動を開始しない程速やかに
半径方向外方へ移動する。しかし、分離室６及び
閉じ室１４の半径方向の広がりは、既に閉じ室１
４内の自由液面が流入穴１５に極めて接近して位
置しているときは、同一の大きさの圧力が分離室
６内の液体混合物及び閉じ室１４内の閉じ液体か
ら一次滑り部材５に作用される状態にある。閉じ
室１４内の液面は流出部１６に向つて移動する
が、一次滑り部材５は、該部材は開き運動を急速
に行なうので、閉じ室１４内の閉じ液体からより
も可成り大きい分離室６内の混合液からの力によ
つて作動される。既に、上記過程中、ただしなか
んずく閉じ室１４内の液面が流出部１６にまで達
してそれ以上は半径方向内方へは移動できなくな
つた後に、閉じ液体の一部は閉じ室１４の半径方
向最外方部分から半径方向内方へ移動される。こ
の液体は流出部１６、二次滑り部材２０によつて
開口された環状開口、及び二次滑り部材内の通路
２８を通つて二次滑り部材の閉じ室２１に流動す
る。

閉じ室２１内において、自由液体表面は予定レ
ベルに向つて半径方向内方へ移動する。その後−
それ以上の液体が供給されないとき−閉じ室２１
内の液面は、それにも拘らず、流出部３０からの
排出の結果として半径方向外方へ移動する。しか
し、開き室２２は、二次滑り部材２０はこの時点
ではその閉じ位置に戻るので、閉じ室２１より可
成り速やかに、その小容積のために、流出部３１
から排出される。図面から分かるように、二次滑
り部材２０の閉じ室２１の容積は、二次滑り部材
２０内の凹部のために閉じ室の半径方向内方部分
内で増大される。さらに、開き室２２は、上記の
ように閉じ室２１よりも可成り小さい容積をもつ
ので、二次滑り部材２０の急速な閉じ運動を保証
する。

一次滑り部材５が流出ポート１１を開口する
と、分離室６の内容物は放出され、かつ分離室内
の自由液体表面は半径方向外方へ移動する。この
液面の或る位置において、一次滑り部材において
圧力平衡が起こり、かつこの液面がさらに移動す
ると、閉じ室１４内の流出部１６より半径方向外
方に維持された閉じ液体からの圧力は一次滑り部
材をその閉じ位置に戻すであろう。

上記の過程の全般を通じて、流出部１５から別
の閉じ液体が定常的に供給される。しかし、この
液体供給は閉じ室１４内の液面の形成及び該液面
の上述の半径方向外方への運動を妨げるものでは
ない。一次滑り部材５がその閉じ運動を終了する
と直ちに、この段階において二次滑り部材２０は
既に閉じられており、一次滑り部材の閉じ室１４
は再び閉じ液体で充たされる。